JPH06143004A - 磁気軸受式スピンドル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単な制御で高精度な砥石の微小送り又は微
小切込みを行うことができるようにする。 【構成】 主軸２はアキシャル磁気軸受部２７及びラジ
アル磁気軸受部２８により支持する。特にアキシャル磁
気軸受部２７に有する位置センサ２９は砥石２０とハウ
ジング２２との間で支持部材３２を介しベース２５上に
固定し、かつ主軸２１の軸線方向に沿って砥石１までの
距離を測定して主軸２１のアキシャル方向位置を検出す
るように構成する。これにより、アキシャル電磁石３
０，３１の励磁電流の調節による電気的な主軸２１の前
進移動で砥石２０の微小送り又は微小切込みを実行する
際、その微小送り又は微小切込み量にはテーブル２１の
位置決め精度誤差が含まれず、それに含まれるのは工作
物Ｗの加工精度に影響を与えない微小な上記位置センサ
２９の測定誤差のみとなるように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は簡単な制御で高精度な
砥石の微小送り又は微小切込みを行うことができる磁気
軸受式スピンドルに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の磁気軸受式スピンドル装
置は図３に示す如く先端に砥石１を有する主軸２の一部
がハウジング３内に収納されていると共に、その主軸２
はアキシャル磁気軸受部４及びラジアル磁気軸受部５に
より支持されている。

【０００３】また、上記アキシャル磁気軸受部４はアキ
シャル方向用位置センサ６及び一対のアキシャル電磁石
７，８等を備えており、その位置センサ６は支持部材９
を介しハウジング３に固定され、かつ主軸２の軸線方向
に沿って砥石１の裏面までの距離を測定して主軸２のア
キシャル方向位置を検出する一方、両アキシャル電磁石
７，８は主軸２と一体に設けたスラストディスク１０を
介し互いに対向するように設置され、かつ位置センサ６
での検出値が予め設定された目標値と等しくなるように
励磁電流が調節される、即ち、独自のアキシャル方向位
置制御用ソフトウェアにより励磁電流が上記の如く調節
されるように構成されている。

【０００４】なお、上記ラジアル磁気軸受部５はラジア
ル方向用位置センサ（図示省略）及びラジアル電磁石１
１を備えており、そのラジアル方向用位置センサはハウ
ジング３の内部に固定され、かつ主軸２の径方向に沿っ
て主軸２の外周面までの距離を測定して主軸２のラジア
ル方向位置を検出する一方、ラジアル電磁石１１は上記
ラジアル方向用位置センサでの検出値が予め設定された
目標値と等しくなるように励磁電流が調節される、即
ち、独自のラジアル方向位置制御用ソフトウェアにより
励磁電流が上記の如く調節されるように構成されてい
る。

【０００５】つまり、このような磁気軸受式スピンドル
装置は、上記主軸２の位置制御を独自のソフトウェアに
より実行しているので、砥石１で工作物Ｗを加工するの
に当り、その砥石１による加工量が少なく、しかも砥石
１の微小な切込み量だけで済む場合は、上記ソフトウェ
アによりアキシャル電磁石７，８の励磁電流を調節して
主軸２を工作物Ｗ側に前進移動させるだけでよく、ハウ
ジング３ごと砥石１を工作物Ｗ側に送らなくても済むと
いう利点を有する。

【０００６】しかし、実際の切込送り量は、上記のよう
な励磁電流の調節による電気的な主軸２の前進移動だけ
で足りることは少なく、その移動量を越える範囲を必要
とする場合が多い。

【０００７】そのため、この種の磁気軸受式スピンドル
装置にあっては、ハウジング３ごと砥石１を工作物Ｗ側
に送る機構として、スライド機構１２を介しベース１３
に沿ってスライド可能なテーブル１４を設け、そのテー
ブル１４上にハウジング３を載置固定すると共に、この
ように載置固定された状態で砥石１による工作物Ｗの加
工を行う場合、砥石１の送り及び切込みはスライド機構
１２を介するテーブル１４のスライドにより実行し、主
軸２については上記のような独自のソフトウェアによる
単独の位置制御でテーブル１４のスライド位置やベース
１３とは無関係にテーブル１４上の定位置に支持するよ
うに構成されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の磁気軸受式スピンドル装置にあっては、上記
の如く主軸２は独自のソフトウェアによる単独の位置制
御でテーブル１４のスライド位置やベース１３とは無関
係にテーブル１４上の定位置に支持され、しかも砥石１
の送り及び切込みはスライド機構１２を介するテーブル
１４のスライドによるため、この場合の工作精度はテー
ブル１４の機械的な送りの精度により決定されると共
に、その機械的な送りの精度はアキシャル電磁石７，８
の励磁電流の調節による電気的な主軸２の移動の精度に
比し劣ることは避けられないので、砥石１の送り及び切
込みの精度が低く、工作物の加工精度が悪化する。

【０００９】しかも、従来は、例えば上記のようなテー
ブル１４のスライドによらず、アキシャル電磁石７，８
の励磁電流の調節による電気的な主軸２の移動により、
砥石１の微小送り又は微小切込みを実行する場合でも、
その砥石１の微小送り又は微小切込み量にはアキシャル
方向用位置センサ６の測定誤差のみならず、テーブル１
４の位置決め精度誤差も加算されて含まれるので、砥石
１の微小送り又は微小切込みの精度が低く、工作物の加
工精度が悪化する。

【００１０】また、従来は、上記の如く主軸２はテーブ
ル１４のスライド位置やベース１３とは無関係に独自の
ソフトウェアによる単独の位置制御がなされる、即ち主
軸２の位置制御系とテーブル１４の位置決め制御系とは
完全に独立しているため、アキシャル電磁石７，８の励
磁電流の調節による電気的な主軸２の前進移動で砥石１
の微小切込み等を高精度に行う場合には、主軸２の位置
制御系とテーブル１４の位置決め制御系とを同時に監視
する二重の複雑な制御が必要となる等の問題点がある。

【００１１】この発明は上述の事情に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは簡単な制御で高精度な砥
石の微小送り又は微小切込みを行うことができる磁気軸
受式スピンドル装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、ベースに沿ってスライド可能に配設さ
れたテーブルと、このテーブル上に位置しかつ先端に工
具を有する主軸と、上記ベースに固定されると共に上記
主軸の位置を検出する位置センサと、上記主軸の近傍に
配設されると共に上記位置センサでの検出値が予め設定
された目標値と等しくなるように励磁される電磁石と、
上記主軸を回転させる駆動モータとを具備することを特
徴とする。

【００１３】

【作用】この発明によれば、位置センサをベースに固定
したため、電磁石の励磁電流の調節による電気的な主軸
の前進移動で砥石の微小送り又は微小切込みを実行する
際、その微小送り又は微小切込み量にはテーブルの位置
決め精度誤差が含まれず、それに含まれるのは工作物の
加工精度に影響を与えない微小な位置センサの測定誤差
のみとなる。

【００１４】

【実施例】以下、この発明に係る磁気軸受式スピンドル
装置の実施例について図１及び図２を基に説明する。

【００１５】この磁気軸受式スピンドル装置は図１に示
す如く先端に工具としてカップ型砥石２０が取り付けら
れた主軸２１を有すると共に、その主軸２１の一部はハ
ウジング２２内に収納されており、このハウジング２２
はテーブル２３上に取り付けられている、即ち主軸２１
はテーブル２３上に配設されている。

【００１６】また、上記テーブル２３はスライド機構２
４を介しベース２５に沿って工作物Ｗ側にスライド可能
に設置されていると共に、そのテーブル２３のスライド
方向にはベース２５にテーブル用位置センサ２６が取り
付けられており、この位置センサ２６はテーブル２３の
スライド位置を検出するように構成されている。

【００１７】そして、上記主軸２１はアキシャル磁気軸
受部２７及びラジアル磁気軸受部２８により支持されて
おり、そのアキシャル磁気軸受部２７はアキシャル方向
用位置センサ２９及び一対のアキシャル電磁石３０，３
１等を有し、アキシャル方向用位置センサ２９は砥石２
０とハウジング２２との間で支持部材３２を介しベース
２５上に固定されていると共に、上記主軸２１の軸線方
向に沿って砥石２０までの距離を測定して主軸２１のア
キシャル方向位置を検出するように構成されている一
方、上記両アキシャル電磁石３０，３１はハウジング２
２の内側に位置しかつ主軸２１の外周面に一体に取り付
けられたスラストディスク３３を介し互いに向かい合う
ように配設されている。

【００１８】また、上記ラジアル磁気軸受部２８はラジ
アル方向用位置センサ（図示省略）及びラジアル電磁石
３４等を有し、ラジアル方向用位置センサはハウジング
２２の内側に固定され、かつ主軸２１のラジアル方向位
置を検出するように構成されている一方、ラジアル電磁
石３４はハウジング２２の内側で主軸２１の外周面と対
向するように配置され、かつ上記ラジアル方向用位置セ
ンサでの検出値が予め設定された目標値と等しくなるよ
うに励磁電流が調節されるように構成されている。

【００１９】さらに、上記主軸２１の後端側には駆動モ
ータ３５が配設されており、この駆動モータ３５はその
起動により主軸２１を軸心回りに回転させるように構成
されている。

【００２０】次に、この発明に係る磁気軸受式スピンド
ル装置の動作について図１を基に説明する。なお、アキ
シャル方向用位置センサ２９から工作物Ｗまでの距離Ｌ
₁ 、及び砥石２１の厚みＬ₂ についてはレーザ測長器等
の測定手段により予め測定されているものとする。

【００２１】この磁気軸受式スピンドル装置によれば、
砥石２０で工作物Ｗを目的の寸法に加工するのに当た
り、初めにテーブル２３の粗動送りが行われ、砥石２０
が工作物Ｗ側に接近する。そして、このような接近の途
中で、テーブル２３が所定の位置、即ちアキシャル電磁
石３０，３１の励磁電流の調節による電気的な主軸２１
の前進移動だけで砥石２０が工作物Ｗを目的の寸法に加
工できる位置に近づいたとき、テーブル２３の粗動送り
が終了する。なお、テーブル２３が上記所定の位置に近
付いたか否かはテーブル用位置センサ２６での検出結果
に基いて判断される。

【００２２】また、上記のようなテーブル２３の粗動送
り終了により、テーブル２３が位置決め固定された後
は、アキシャル電磁石３０，３１の励磁電流の調節によ
る電気的な主軸２１の前進移動で砥石２０の微小送り又
は微小切込みが実行される。即ち、アキシャル電磁石３
０，３１の励磁電流はアキシャル方向用位置センサ２９
から砥石１までの距離Ｌ₄ が常に式（１）の条件を満た
すように調節され、これにより、主軸２１が工作物Ｗ側
に前進移動し、砥石２０が工作物Ｗを目的の寸法になる
まで加工する。

【００２３】 Ｌ₄ ＝Ｌ₁ −（Ｌ₂ ＋Ｌ₃ ） …（１） Ｌ₁ ：アキシャル方向用位置センサ２９から工作物Ｗま
での距離 Ｌ₂ ：砥石２１の厚み Ｌ₃ ：工作物Ｗの微小送り又は切込み量 したがって、上記実施例の磁気軸受式スピンドル装置に
よれば、アキシャル方向用位置センサは支持部材を介し
ベースに固定されているため、アキシャル電磁石の励磁
電流の調節による電気的な主軸の前進移動で砥石の微小
送り又は微小切込みを実行する際、その微小送り又は微
小切込み量にはテーブルの位置決め精度誤差が含まれ
ず、それに含まれるのは工作物の加工精度に影響を与え
ない微小なアキシャル方向用位置センサの測定誤差のみ
となるので、砥石の微小送り又は微小切込みの精度が高
くなり、工作物の加工精度が向上する。

【００２４】しかも、この実施例の磁気軸受式スピンド
ル装置によると、上記の如く工作物に対し高精度に砥石
の微小送り又は微小切込みを行うのに必要な制御は、主
軸の位置制御系だけで済み、その主軸の位置制御系とテ
ーブルの位置決め制御系とを同時に監視する二重の複雑
な制御は不要となるので、簡単な制御で高精度な砥石の
微小送り又は微小切込みを行うことができると共に、高
い位置決め精度を必要としない安価なテーブルを使用す
ることができる、即ちこの種の装置の低コスト化が図れ
る。

【００２５】なお、上記実施例では主軸２１の先端にカ
ップ型砥石２０を有する場合、即ち平面研削盤にこの発
明を適用した例について説明したが、この発明は図２に
示す如く主軸２１の先端に充実円筒型砥石４０を有する
場合、即ち円筒研削盤等にも適用することができ、特
に、円筒研削盤に適用した場合には、上記実施例のアキ
シャル方向用位置センサ２９に代えて、ラジアル磁気軸
受部２８のラジアル方向用位置センサ２８ａを同図に示
す如くベース２６に固定する。

【００２６】

【発明の効果】この発明に係る磁気軸受式スピンドル装
置にあっては、上記の如く位置センサをベースに固定す
るように構成したため、電磁石の励磁電流の調節による
電気的な主軸の前進移動で砥石の微小送り又は微小切込
みを実行する際、その微小送り又は微小切込み量にはテ
ーブルの位置決め精度誤差が含まれず、それに含まれる
のは工作物の加工精度に影響を与えない微小な位置セン
サの測定誤差のみとなるので、砥石の微小送り又は微小
切込みの精度が高くなり、工作物の加工精度が向上す
る。

【００２７】しかも、この磁気軸受式スピンドル装置に
よると、上記の如く工作物に対し高精度に砥石の微小送
り又は微小切込みを行うのに必要な制御は、主軸の位置
制御系だけで済み、その主軸の位置制御系とテーブルの
位置決め制御系とを同時に監視する二重の複雑な制御は
不要となるので、簡単な制御で高精度な砥石の微小送り
又は微小切込みを行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る磁気軸受式スピンドル装置の一
実施例を示す断面図。

【図２】この発明に係る磁気軸受式スピンドル装置の他
の実施例を示す断面図。

【図３】従来の磁気軸受式スピンドル装置を説明するた
めの断面図。

【符号の説明】

２１ 主軸 ２３ テーブル ２５ ベース ２９ アキシャル方向用位置センサ ３０，３１ アキシャル電磁石 ３５ 駆動モータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースに沿ってスライド可能に配設され
   たテーブルと、このテーブル上に位置しかつ先端に工具
   を有する主軸と、上記ベースに固定されると共に上記主
   軸の位置を検出する位置センサと、上記主軸の近傍に配
   設されると共に上記位置センサでの検出値が予め設定さ
   れた目標値と等しくなるように励磁される電磁石と、上
   記主軸を回転させる駆動モータとを具備することを特徴
   とする磁気軸受式スピンドル装置。